饱和砂岩的黏弹行为的实验研究

通过Metravib热机械分析仪,用正弦波进行加载,实验时固定静载为100N,正弦波动载荷恒为60 N,将总载荷控制在屈服点以下;在温度为—50～125℃,升温速率为1℃/min,频率为5～1000 Hz的条件下,对泵油饱和长石砂岩、彭山砂岩样品进行单轴循环加载实验,求取泵油饱和长石砂岩和彭山砂岩的衰减、耗散角、模量、波速与温度和频率的关系.以此研究了饱和多孔岩石在弹性范围内的衰减、耗散角、杨氏模量和弹性波波速随温度和频率的变化规律.取得了随频率或温度增高饱和多孔岩石的衰减峰和耗散角峰的峰位向高温或高频方向移动的热激活弛豫规律.以低频共振衰减解释了随频率增高衰减强度增大;用阻尼衰减和以岩石天然孔隙裂缝随疲劳载荷时间的增长,裂缝纵横比增加,解释了随频率增高,衰减峰的峰位向高频方向移动和衰减峰的强度降低的另一实验结果.这些实验结果与低频共振的驻波实验取得了同样的热激活弛豫规律,说明热激活弛豫机制在饱和多孔岩石中具有一定的普适性.本文还获得了杨氏模量和弹性波波速随温度升高而下降,随频率增高而增大,具有频散效应,随温度升高频散效应有减弱的趋势.该研究结果对理论模型研究具有指导意义,对地震资料的解释具有实用意义.

用非强迫共振法研究饱和岩石的黏弹性响应

通过Metravib热机械分析仪,用正弦振动对岩样进行加载,并以饱和岩石对正弦振动传播的黏弹响应,来模拟地震波在饱和岩石中传播时的黏弹性响应,以获取地震波在饱和岩石中传播时的黏弹行为。试验时固定静载为120 N,正弦波动载荷为80 N;在温度-40℃～100℃,频率5～400 Hz的范围内,对2种孔隙度的泵油饱和彭山砂岩样品进行单轴循环加载试验,以得到泵油饱和彭山砂岩的衰减、弹性模量、弹性波速度与温度的关系。由此研究饱和多孔岩石在弹性范围内的衰减、杨氏模量和弹性波波速随温度的变化规律。研究结果表明:随频率的增高,饱和多孔岩石的能量衰减峰的峰位向高温方向移动的热激活弛豫规律。利用阻尼衰减机制,解释了随振动频率提高,衰减峰的强度降低的试验结果。这些试验结果与低频共振的驻波试验得到的热激活弛豫规律一致,说明热激活弛豫机制在饱和多孔岩石中具有一定的普适性。与此同时,得到弹性模量和波速随温度升高而逐渐下降的一般规律,以及随频率的增高而增大的频散特性,但是样品的频散效应随温度升高有减弱的趋势。该频率和温度范围的研究结果对岩石理论模型研究具有指导意义,对地震资料的解释具有实用意义。饱和岩石的衰减研究对地震工程和勘探地球物理具有特殊的意义,尤其对勘探地热蒸汽库或天然气库有很好的实用价值。

泵油饱和砂岩黏弹行为的实验研究

通过Metravib热机械分析仪,用固定静载为100 N、正弦波动载荷为60 N的应力-应变实验方法,在温度为-50—175℃,升温速率为1℃/min,频率为1—1000 Hz的条件下,对泵油饱和长石砂岩、彭山砂岩样品进行单轴循环加载实验,研究了饱和多孔岩石在弹性范围内的衰减、耗散角、杨氏模量和弹性波波速随温度利频率的变化规律.取得了随频率增高饱和多孔岩石的衰减峰和耗散角峰的峰位向高温方向移动的热激活弛豫规律,并求得弛豫峰的激活能和跃迁频率,以饱和砂岩的特点对此作出了解释.发现岩石中矿物离子置换时的相变内耗峰,并用动态观点解释了该相变峰.还获得杨氏模量和弹性波波速随温度升高而下降、随频率增高而增大的频散效应,随温度升高频散效应有减弱的趋势.该研究结果对理论模型研究具有指导意义,对地震资料的解释具有实用价值.